光伏智能分類(lèi)垃圾桶的設(shè)計(jì)

袁康 顧娜 陳文兵 朱珺濤 羅歡 李子龍

（南通理工學(xué)院，江蘇南通 226002）

1 引言

實(shí)現(xiàn)垃圾的回收利用，將垃圾變成可利用的資源，將生活和生產(chǎn)中的廢棄物轉(zhuǎn)變成可以再次造福人類(lèi)的資源，成為世界各國(guó)激烈討論的話題。

我國(guó)大部分城市的垃圾排放量以9%～10%的速度增加，且大部分城市的生活垃圾收集仍處于混合收集狀態(tài)。人們每天將產(chǎn)生的垃圾未經(jīng)分類(lèi)直接投放進(jìn)垃圾桶，環(huán)衛(wèi)部門(mén)收集然后焚燒或者掩埋。這樣的收集方式簡(jiǎn)便而且易于操作，對(duì)管理和設(shè)施的要求很低，所以到現(xiàn)在仍然被大多數(shù)的城市采用。但是對(duì)于這種垃圾的處理方式其弊端都暴露出來(lái)了。不管各種垃圾都混在一起，其中有不可分解垃圾、可回收的垃圾還有廚余垃圾，后續(xù)的垃圾處理難度和成本大大提高。

2 功能描述

光伏智能分類(lèi)垃圾桶，能夠?qū)ν度氲睦M(jìn)行識(shí)別并完成分類(lèi)工作。具體功能如下：

（1）當(dāng)有垃圾投放到垃圾桶中，垃圾桶啟動(dòng)，皮帶開(kāi)始運(yùn)行。

（2）垃圾被放進(jìn)投放口時(shí)，會(huì)先被電缸抵住，然后一件一件掉落至皮帶。

（3）掉落的垃圾隨傳送帶運(yùn)動(dòng)、傳感器檢測(cè)后，被電缸推入相應(yīng)的垃圾箱中。

（4）一件垃圾分類(lèi)后對(duì)下一件垃圾分類(lèi)，直到投放口內(nèi)沒(méi)有待分類(lèi)的垃圾，垃圾桶停止工作。

（5）當(dāng)垃圾再次被投放后，垃圾桶再次開(kāi)始工作。

（6）當(dāng)垃圾桶某個(gè)分類(lèi)箱內(nèi)裝滿后，垃圾桶的指示燈會(huì)點(diǎn)亮，提醒需要對(duì)箱子清理。

3 硬件設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)在民用的垃圾分類(lèi)機(jī)器人很少，本課題提出了光伏智能分類(lèi)垃圾桶。該垃圾桶以太陽(yáng)能供電裝置作為供電電源，省去電纜、布線和更換電池的麻煩。光伏智能分類(lèi)垃圾桶利用PLC 作為中央控制單元，結(jié)合傳感器檢測(cè)和電機(jī)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)投入的垃圾進(jìn)行智能自動(dòng)分類(lèi)。

供電模塊：光伏智能分類(lèi)垃圾桶采用太陽(yáng)能電池板供電。課題需依據(jù)光伏智能垃圾桶的功率，對(duì)太陽(yáng)能電池板、逆變器、控制器和蓄電池進(jìn)行選型，完成電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

傳感檢測(cè)模塊：光伏智能分類(lèi)垃圾桶具有自動(dòng)分類(lèi)垃圾的功能，可辨別濕垃圾、金屬垃圾、塑料垃圾和其它垃圾，因此要選擇合適的傳感器進(jìn)行檢測(cè)，完成相應(yīng)的檢測(cè)電路設(shè)計(jì)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊：光伏智能分類(lèi)垃圾桶不僅能夠辨別垃圾種類(lèi)，還可將不同的垃圾放入相應(yīng)的垃圾箱中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及線路設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

控制系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)總體框圖

4 軟件設(shè)計(jì)

垃圾桶通電后，各個(gè)模塊通電，當(dāng)有垃圾投放后，垃圾桶開(kāi)始工作，皮帶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于投放口內(nèi)的垃圾一件一件進(jìn)行分類(lèi)，待垃圾分類(lèi)完畢后自動(dòng)對(duì)下一件垃圾進(jìn)行分類(lèi)，當(dāng)投放口內(nèi)沒(méi)有垃圾時(shí)，垃圾桶停止工作，等有垃圾投放了，垃圾桶再恢復(fù)工作狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)軟件流程圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)軟件流程圖

（1）按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)檢測(cè)到有物料塊時(shí)，傳送帶電機(jī)運(yùn)行，物料塊掉落至傳送帶上，運(yùn)行至濕度傳感器，如果是濕物料塊時(shí)，濕度傳感器給PLC 信號(hào)，電缸一動(dòng)作，將物料塊推進(jìn)分類(lèi)箱一。

（2）當(dāng)檢測(cè)到有物料塊時(shí)，傳送帶電機(jī)運(yùn)行，物料塊掉落至傳送帶上，運(yùn)行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，運(yùn)行至電容傳感器，如果是金屬物料塊時(shí)，電缸二動(dòng)作，將物料塊推進(jìn)分類(lèi)箱二。

（3）當(dāng)檢測(cè)到有物料塊時(shí)，傳送帶電機(jī)運(yùn)行，物料塊掉落至傳送帶上，運(yùn)行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，如果不是金屬物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，運(yùn)行至顏色傳感器，如果是塑料物料塊時(shí)，電缸三動(dòng)作，將物料塊推進(jìn)分類(lèi)箱三。

（4）當(dāng)檢測(cè)到有物料塊時(shí)，傳送帶電機(jī)運(yùn)行，物料塊掉落至傳送帶上，運(yùn)行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，如果不是金屬物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，運(yùn)行至顏色傳感器，如果不是塑料物料塊時(shí)，繼續(xù)前進(jìn)，碰到旋轉(zhuǎn)桿，物料塊掉進(jìn)分類(lèi)箱四。

（5）當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到物料塊時(shí)，傳送帶停止工作。

（6）當(dāng)某個(gè)分類(lèi)箱內(nèi)裝滿后，指示燈會(huì)點(diǎn)亮，提醒需要對(duì)箱子清理。

5 總結(jié)

光伏智能分類(lèi)垃圾桶能有效的解決垃圾分類(lèi)的問(wèn)題。智能分類(lèi)垃圾桶還可以解決環(huán)保的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外眾多大型工業(yè)垃圾分類(lèi)機(jī)器人相繼被研制出來(lái)，但民用的很少。本文設(shè)計(jì)的光伏智能垃圾桶采用太陽(yáng)能電池板供電，能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾自動(dòng)分類(lèi)，節(jié)能環(huán)保，還能減少人力。智能垃圾箱便捷生活，有利于環(huán)保，在垃圾分類(lèi)上有足夠優(yōu)勢(shì)，對(duì)垃圾回收再利上起到很大的幫助，需求量大。信息化的今天，以機(jī)械取代人工將成為必然趨勢(shì)，因此智能分類(lèi)垃圾桶應(yīng)用前景廣闊。